碰撞检测优化答案

【问题标题】：Optimization in collision detection碰撞检测优化
【发布时间】：2012-01-25 08:51:58
【问题描述】：

我正在搜索有关优化碰撞检测的信息。

有一个物体（圆）从点a移动到点b。这个物体的半径为r，而且场内也有很多障碍物（圆）。

我有一个算法（函数）来检查圆和胶囊之间的碰撞，我目前为每个障碍物调用这个函数：

for-each (o : obstacles)
  if collide(o, Capsule(a,b,r))
    return true;

return false;

许多障碍物距离运动物体很远，可以通过碰撞检测功能忽略它们。

我的问题是：

是否有解决方案可以忽略使用碰撞检测功能检查所有障碍物？ 最近邻搜索或KD树之类的？

编辑：所有障碍物的半径相同。

【问题讨论】：

你有多少障碍？它们的密度是多少？碰撞是经常发生还是很少发生？
想想 100 个障碍物，它们是稀疏分布的。算法每 10 毫秒调用一次。
我认为我的程序的关键是这个问题。
您应该尝试分析您的程序以确保您找到了瓶颈。另外，kd-tree 似乎适合您的问题，如果有帮助，您尝试过吗？
我之前使用 kd-tree 来查找离给定点最近的点。但是这种情况下不知道怎么用kd-tree！

标签： algorithm optimization collision-detection

【解决方案1】：

作为第一步，您可以忽略不在某个框架/框内的所有障碍物。

例如所有 y - 坐标（障碍物形状的 y - 最低点）大于 a 和 b 的最大 y 坐标 + 移动物体半径的相同距离的所有障碍物都可以忽略。下 y 边界和 x 边界类似。您可以将类似的东西进一步分支成两个（或更多）盒子，而不是一个盒子。例如购买将 a-b 的距离分成两个距离，并对 (a, (b-a)/2), /(b-a)/2, b) 中的每一个执行上述过程。

但这一切都取决于您将这些值与您的碰撞过程进行比较的效率。

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以简单地使用网格，其中每个单元格包含所有与该单元格接触的障碍物。现在只检查你的胶囊接触的细胞。您也可以使用四叉树，但根据我的经验，网格通常就足够了，并且还具有在障碍物移动时可以轻松快速地更新的优点。

【讨论】：

【解决方案3】：

对马丁回答的评论：

我做了一个像Box(a.x-R, a.y-R, b.x+R, b.y+R) 这样的盒子，其中R 是ObjectRadius + ObstacleRadius，然后放下所有不在盒子里的障碍物。图中只检查带黄点的障碍物：

【讨论】：

这看起来很不错。尽管您可能需要稍微扩展该框，以使所有粉红色路径（+ security R）都包含在其中（上面我假设a和b通过一条线连接）。较小的黑线表示什么？
是没有R保护的盒子。它工作正常，我不得不在几个地方编辑我的代码。

【解决方案4】：

我可以推荐一条怪物曲线，例如希尔伯特曲线。它是一个四叉树或 kd 树之类的数据结构，它将 2d 复杂性降低为 1d 问题。在每一帧，您都可以从头开始构建怪物曲线，这样就可以避免在四叉树或 kd 树中删除或插入。它还具有一些更好的 2d 平铺属性，但在您的情况下可能不需要。

【讨论】：

【解决方案5】：

将障碍物中心放入 KD-tree。
找到最近的中心。
检查它是否比 ObstacleRadius 更近。

【讨论】：

【解决方案6】：

您可以尝试在代码中实现空间分区。通过将每个对象/障碍物划分为覆盖整个空间或地图的每个框。通过这样做，您可以将障碍分成多个部分。因此，您可以通过仅检查一小部分内的碰撞来大量减少碰撞检查。如果您的障碍物没有移动，您只需为每个障碍物执行一次此分区。如果它们在移动，您必须每次更新每个障碍物的分区 [Regrouping]。

空间分区技术已经存在了很长一段时间，这里有一个链接可以帮助您进行实施。

http://gameprogrammingpatterns.com/spatial-partition.html

【讨论】：